激光测距中数字鉴相器的设计
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课程设计报告(2014—2015年度第一学期)题目:激光相位测距仪设计院系:物理与电子信息工程学院姓名:学号:专业:光信息科学与技术指导老师:2015年01月03日目录1.设计目的与任务 (4)2.相位式激光测距仪的实现原理 (5)3.激光测距仪的原理方案 (6)3.1 直接测尺频率 (6)3.2 间接测尺频率 (7)4.测距精度的分析 (9)4.1 误差分析 (9)4.2精度分析 (10)5.总结 (12)6.参考文献 (12)1.设计目的与任务课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节,是对学生进行的一次专业训练。
通过课程设计使学生获得以下几方面能力,为毕业设计打下基础。
1、进一步巩固和加深学生所学的专业理论知识,培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能;2、培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力;3、培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨的工作作风。
光电子技术基础课程设计是在学生已经完成光电子技术基础课程教学之后所进行的综合性设计过程。
其意义在于进一步巩固、加强课程的教学效果,并将这些知识真正应用于实际的设计过程中。
根据设计容要求,完成方案论证,完成一类光电仪探测器特性实验测试开发;或利用光电探测器设计测试装置针对一物理量进行测量;或利用光电系统进行信息的传输;或能根据工程条件设计一光电技术的具体应用。
写出完整的设计报告,设计报告(论文)字数要求不少于3000字,文字通顺,书写工整。
2.相位式激光测距仪的实现原理相位测量一般采用差频测相技术。
差频测相的原理如图2.1所示2.1差频测相原理图示设主控振荡器的信号为cos()d s s e A t ωϕ=+ 2-1经过调制器发射后经2L 距离返回光电接收器,接收到的信号为cos()ms s s e A t ωϕ∆ϕ=++ 2-2ϕ∆表示相位变化。
设基准振动器信号为cos()l l l e C t ωϕ=+ 2-3把l e 送到混频器分别与d e 和ms e 混频,在混频器的输出端得到差频参考信号r e 和测距信号m e ,他们可分别表示为cos[()()]r s l s l e D t ωωϕϕ=-+- 2-4cos[()()]m s l s l e E t ωωϕϕ∆ϕ=-+-+ 2-5 用相位检测电路测出这两个混频信号相位差'ϕϕ∆=∆。
《相位法激光测距仪设计》摘要:I.引言- 激光测距仪背景和应用- 相位法激光测距仪的优势II.相位法激光测距仪原理- 相位法基本原理- 激光测距仪系统构成III.相位法激光测距仪设计- 系统硬件设计- 激光发射器- 激光接收器- 数字鉴相器- 系统软件设计- 相位差计算- 距离计算IV.相位法激光测距仪应用- 军事领域- 民用领域V.结论- 相位法激光测距仪的优势- 发展前景正文:激光测距仪是一种利用激光技术测量物体距离的仪器,广泛应用于军事、民用等领域。
相位法激光测距仪作为其中一种类型,具有高精度、高效率等优势,成为近年来研究的热点。
相位法激光测距仪基于相位法原理,通过检测发射光和反射光之间的相位差来检测距离。
其系统构成主要包括激光发射器、激光接收器、数字鉴相器等部分。
其中,激光发射器负责发射激光束,激光接收器负责接收反射光,而数字鉴相器则负责计算相位差。
在设计相位法激光测距仪时,需要考虑系统硬件和软件的设计。
在硬件方面,激光发射器和接收器需要具有较高的稳定性和精度,以保证测量结果的准确性。
此外,数字鉴相器的设计也非常重要,其性能直接影响到相位差计算的准确性。
在软件方面,相位差计算和距离计算的算法需要优化,以提高计算速度和精度。
相位法激光测距仪在军事和民用领域具有广泛的应用前景。
在军事领域,相位法激光测距仪可以应用于侦查、定位、导航等方面,提高作战效率和精度。
在民用领域,相位法激光测距仪可以应用于土地测量、建筑测量、无人机导航等领域,为生产生活提供便捷。
总之,相位法激光测距仪具有显著的优势,其设计和应用值得进一步研究和探讨。
相位式激光测距的FFT与apFFT鉴相研究陈栋;刘恩海【摘要】为实现亚毫米精度相位式激光测距的鉴相,根据FFT与apFFT的鉴相原理,通过仿真考察两者在高斯白噪声和频率偏移影响下的鉴相性能,并考虑采样点数问题.仿真结果表明:在采样点数相同、频率偏移小的情况下,FFT比apFFT鉴相更准确.在测距速率10 KHz,信噪比35 dB,归一化频移量0.02,调制频率50 MHz时,FFT 的测距标准误差为0.76 mm.因此使用FFT鉴相满足相位式激光测距的高速、高精度要求.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2013(043)010【总页数】5页(P1108-1112)【关键词】相位式激光测距;鉴相;FFT;apFFT【作者】陈栋;刘恩海【作者单位】中国科学院光电技术研究所,四川成都610290;中国科学院大学,北京100039;中国科学院光电技术研究所,四川成都610290【正文语种】中文【中图分类】TN2491 引言相位式激光测距作为一种高精度、非接触的测量方式,在大地大气探测、空间位置高精度测量等领域起着很重要的作用。
其基本原理为:通过测量调幅连续波发射光束和反射光束的相位差来测量时间间隔,进而求出测量距离[1]。
假设光速为c,调制频率为 f,相位差为Δθ,则测量距离为d=cΔθ/(4πf),可看出鉴相精度影响测距精度[2]。
为实现亚毫米精度的相位式激光测距,选取一种高速、高精度的鉴相方法具有重大的现实意义。
总体上,常用的鉴相方法可分为模拟法和数字法两种,模拟法有着电路复杂、元器件要求高、精度差等缺点;而数字法具有成本低、适应性好、测量精度高等优点[3]。
数字法主要包括自动数字鉴相法、数字相关法和FFT法。
由于被测距离的远近不同,回波幅度差别很大,采用自动数字鉴相法会产生很大的测量误差[4]。
数字相关法和FFT法运算量小,都能有效抑制高斯白噪声,但数字相关法的反余弦运算限制了其鉴相范围为0~π。
课程设计报告(2014—2015年度第一学期)题目:激光相位测距仪设计院系:物理与电子信息工程学院姓名:学号:专业:光信息科学与技术指导老师:2015年01月03日目录1.设计目的与任务 (3)2.相位式激光测距仪的实现原理 (4)3.激光测距仪的原理方案 (6)3.1 直接测尺频率 (6)3.2 间接测尺频率 (6)4.测距精度的分析 (9)4.1 误差分析 (9)4.2精度分析 (10)5.总结 (12)6.参考文献 (12)1.设计目的与任务课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节,是对学生进行的一次专业训练。
通过课程设计使学生获得以下几方面能力,为毕业设计打下基础。
1、进一步巩固和加深学生所学的专业理论知识,培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能;2、培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力;3、培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。
光电子技术基础课程设计是在学生已经完成光电子技术基础课程教学之后所进行的综合性设计过程。
其意义在于进一步巩固、加强课程的教学效果,并将这些知识真正应用于实际的设计过程中。
根据设计内容要求,完成方案论证,完成一类光电仪探测器特性实验测试开发;或利用光电探测器设计测试装置针对一物理量进行测量;或利用光电系统进行信息的传输;或能根据工程条件设计一光电技术的具体应用。
写出完整的设计报告,设计报告(论文)字数要求不少于3000字,文字通顺,书写工整。
2.相位式激光测距仪的实现原理相位测量一般采用差频测相技术。
差频测相的原理如图2.1所示2设主控振荡器的信号为cos()d s s e A t ωϕ=+ 2-1经过调制器发射后经2L 距离返回光电接收器,接收到的信号为cos()ms s s e A t ωϕ∆ϕ=++ 2-2 ϕ∆表示相位变化。
设基准振动器信号为cos()l l l e C t ωϕ=+ 2-3把l e 送到混频器分别与d e 和ms e 混频,在混频器的输出端得到差频参考信号r e 和测距信号m e ,他们可分别表示为cos[()()]r s l s l e D t ωωϕϕ=-+- 2-4cos[()()]m s l s l e E t ωωϕϕ∆ϕ=-+-+ 2-5 用相位检测电路测出这两个混频信号相位差'ϕϕ∆=∆。
激光测距仪数字测相法的改进设计的开题报告1.研究背景随着科技的进步和发展,激光测距仪在测量领域中被广泛应用。
激光测距仪可以在各种环境下测量距离,精度高、速度快、响应迅速,因此在测绘、地理信息系统、机械制造等领域得到了广泛的应用。
激光测距仪的测量原理是利用激光的光学特性,通过测量激光从光源发射到被测物体反射回来的时间差来确定被测物体与测量仪之间的距离。
传统的数字测相法是通过对激光光路进行精确测量,计算出光路长度差,利用时间差转换成距离值的方法来测量距离。
但是该方法中存在精度受环境影响较大、测量距离受限制等缺陷,因此需要对数字测相法进行改进。
2.研究目的本文旨在对数字测相法进行改进,提高激光测距仪的测量精度和距离测量范围。
具体研究目的如下:1)分析数字测相法的测量原理及其存在的缺陷。
2)针对数字测相法的测量原理和缺陷,设计一种改进的测量方法。
3)制作激光测距仪实验装置,验证改进的数字测相法测量精度和距离测量范围。
4)结合实验结果和理论分析,评估改进的数字测相法的性能。
3.研究方法本文主要采用以下研究方法:1)文献综述法:对数字测相法的测量原理及其存在的缺陷进行综述,对数字测相法改进技术进行综述。
2)理论分析法:根据数字测相法的测量原理和缺陷,设计改进的测量方法。
3)实验方法:制作激光测距仪实验装置,分别采用传统数字测相法和改进的数字测相法进行距离测量,并对实验结果进行分析。
4)数据处理方法:对实验数据进行统计和分析,计算测量误差和精度,并结合理论模型进行比较分析。
4.预期结果通过对数字测相法的改进,本研究预期将能够提高激光测距仪的测量精度和距离测量范围,并减少环境因素的影响,进一步拓展激光测距仪在各个领域的应用范围。
本研究的主要预期结果如下:1)改进的数字测相法能够提高距离测量精度。
2)改进的数字测相法能够扩大激光测距仪的距离测量范围。
3)改进的数字测相法能够减少环境因素对测量精度的影响。
4)本研究通过验证实验,能够评估改进的数字测相法的性能表现。
第 31 卷第 15 期2023 年 8 月Vol.31 No.15Aug. 2023光学精密工程Optics and Precision Engineering高频相位激光测距系统的高精度鉴相孟语璇1,2,董登峰1,2*,周维虎1,2,纪荣祎1,2,朱志忠1,2(1.中国科学院微电子研究所,北京 100029;2.中国科学院大学,北京 101408)摘要:相位测距是一种非常重要的绝对测距手段,是大尺寸精密测量的重要保障。
提高激光调制频率并采用高性能器件实现高频采样分析是提升相位激光测距精度最有效的方式之一。
针对高性能器件的最大采样频率总是受限,难以满足高调制频率采样的难题,分析验证了欠采样方法用于相位测距的可行性,同时仿真分析了全相位傅里叶频谱分析法(all-phase Fast Fourier Transform,apFFT)提高鉴相精度的优势。
在此基础上,提出“欠采样+ apFFT”的方法,并构建了激光相位测距的鉴相系统。
当调制频率为201 MHz,欠采样频率为100 MHz时,系统鉴相精度高于±0.04°,对应的测距精度为±0.08 mm。
实验结果表明,基于“欠采样+apFFT”的相位测距方法具有高精度、抗干扰能力强等优势,在科学研究与工程应用中具有重要价值。
关键词:相位测距;欠采样;全相位频谱分析法;高精度;鉴相系统中图分类号:TN249;TH711 文献标识码:A doi:10.37188/OPE.20233115.2193High-precision phase discrimination for high-frequency phaselaser ranging systemMENG Yuxuan1,2,DONG Dengfeng1,2*,ZHOU Weihu1,2,JI Rongyi1,2,ZHU Zhizhong1,2(1.Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 101408, China)* Corresponding author, E-mail: dongdengfeng@Abstract:Phase laser ranging is an important means of absolute ranging and an important guarantee for large-scale precision measurement. One of the most effective ways to improve the precision of phase laser ranging is to increase the laser modulation frequency and use high-performance devices to achieve high-fre⁃quency sampling analysis. However, the maximum sampling frequency of high-performance devices is lim⁃ited. To solve the problem that existing devices have difficulty in the sampling of high modulation frequen⁃cies, the feasibility of an undersampling method for phase ranging was analyzed and verified. The advan⁃tages of all-phase fast Fourier transform (apFFT) analysis was examined to improve the precision of phase laser detection. Based on this idea, the method of undersampling and apFFT was developed, and a phase detection system for laser phase ranging was constructed. When the modulation frequency is 201 MHz and the undersampling frequency is 100 MHz,the system phase discrimination accuracy is higher than 文章编号1004-924X(2023)15-2193-10收稿日期:2023-02-13;修订日期:2023-03-13.基金项目:国家重点研发计划资助项目(No.2020YFB1710500,No.2019YFB2006100);国家高质量发展专项(No.TC220H05T)第 31 卷光学精密工程±0.04°, and the corresponding ranging accuracy is approximately ±0.08 mm. The experimental results show that the phase ranging method based on undersampling and apFFT has the comprehensive advantag⁃es of high accuracy and strong anti-interference ability, making it valuable for scientific research and engi⁃neering applications.Key words: phase ranging;under-sampling;all-phase fast fourier transform;high precision;phase dis⁃crimination system1 引言相位式激光测距技术具有响应快、量程大、抗干扰能力强、精度高等优点,被广泛应用于航空、航天、船舶和机器人等大型装备制造领域[1-6]。
相位法激光测距的理论设计(综合最新版)第一篇:相位法激光测距的理论设计(综合最新版)相位法激光测距的理论设计摘要本文介绍了半导体激光技术,并在传统的相位法激光测距原理的基础上, 参考激光测距光学系统设计,运用数字相关检测的测量方法,提出一种把直接数字频率合成(DDS)技术和数字信号处理(DSP)技术相结合的新的相位激光测距理论设计,这种设计有助于简化电路、提高相位测距的精度。
关键词:相位激光测距,数字相关检测,数字信号Phase Type Laser Ranging Theoretical Design This article introduced the semiconductor laser technology, and in the traditional phase laser ranging principle foundation, the reference laser ranging optical system design, Using digital correlation detection measuring technique,proposing one kind the new phase laser ranging theoretical design which(DDS)technical and the digital signal processing(DSP)the technology unifies the direct digital frequency synthesis, for could overcome in the traditional phase range finder method the precision to enhance, the measuring range with difficulty difficulty with increases, the electric circuittoo is complex and so on the shortcoming provides has been possible to supply the reference the theoretical design.Key word:PHASE LASER RANGING,DIGITAL CORRELATION DETECTION,DIGITAL SIGNAL目录第一章引言 (4)第二章国内外研究状况.................................................................................................5 第三章激光测距光学系统 (7)3. 1 激光测距仪的系统结构.........................................................................................7 3.2光学系统图示..........................................................................................................8 3.3 光学系统设计主要部件功能与作用.....................................................................9 3.4 主要参考性能数据...............................................................................................10 第四章数字相关检测技术改进方法设计. (11)4. 1 激光相位式测距的基本原理.............................................................................11 4.2 数字信号处理(DSP)的简述 (13)4.2.1 数字信号处理的主要研究内容....................................................................14 4.2.2 测试信号数字化处理的基本步骤................................................................14 4.2.3 数字处理信号的优势....................................................................................15 4.3 直接数字频率合成技术 (15)4.3.1 DDS的基本工作原理....................................................................................16 4.4 改进的数字测相的框图设计...............................................................................16 第五章小结. (22)参考文献.............................................................................................................23 致谢........................................................................................................................... (24)第一章引言第一章引言激光,是一种自然界原本不存在的,因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。
相位激光测距仪方案设计学生姓名专业学号指导教师学院二〇一六年十一月摘要随着半导体激光器、数字信号处理、精密机械等领域技术的飞跃发展,激光测距仪向着高精度、便携、高速,数字化的方向不断进步。
本论文先介绍了激光测距的几种测距方法原理以及国内外现状,着重介绍了相位法测距原理,在这基础上设计了基于相位法测距原理的总体方案。
论文从发射系统和接受系统对总体设计进行了阐述,探讨了激光器选择,光电探测器的选择,光电接受电路,放大电路,混频电路等电路的设计,系统采用了激光二极管作为激光发射器,雪崩二极管作为光电探测器并对系统进行误差分析,最后进行总结和发现不足之处。
关键词:激光测距,相位式激光测距,光电检测,误差分析目录一绪论 (3)1.1引言 (3)1.2激光测距 (3)1.2.1激光测距简介 (3)1.2.2激光测距方法 (3)1.3激光测距的优点 (6)1.4国内外研究现状 (6)1.5论文研究内容及章节安排 (7)第二章相位激光测距原理以及总体方案 (7)2.1相位激光测距原理 (7)2.2测相原理 (9)2.3系统整体方案设计 (10)第三章系统设计部分的选择 (11)3.1发射部分 (11)3.1.1激光器的选择 (11)3.1.2激光二极管的工作原理 (11)3.1.3调制发射部分 (11)3.2接受电路部分 (12)3.2.1光电探测器的选择 (12)3.2.2雪崩二极管工作原理 (13)3.3光电接受电路设计 (13)3.3.1光电接收电路 (13)3.3.2放大电路设计 (13)3.3.3自动增益控制电路 (14)3.4其他需要考虑的电路部分 (14)3.4.1混频部分 (14)3.4.2后级放大电路 (15)第四章相位式激光测距仪误差分析 (15)4.1元器件的稳定性 (16)4.2频率误差 (16)4.3电路系统误差 (17)4.4光电探测器噪声引起的误差 (17)4.5光学误差 (18)第五章总结和展望 (18)参考文献 (20)一绪论1.1引言激光具有单色性好、方向性强、亮度高等特点。
目录摘要引言31.1国内外研究现状31.1.1国外研究现状41.1.2国内研究现状52.1课题主要研究内容52.2相位法测距原理73.1ΔΦ的测定113.1.1 差频法测多普勒频移114.1影响测量精度的因素及处理办法155.1大气折射率误差18优点19参考文献激光测距系统设计摘要本文主要介绍相位法激光测距基本原理, 详细论述了相位差的自动数字测量方法及其引起的误差.对单次检相的精度、频率漂移、大气折射率等对测距误差的影响进行了分析并提出了具体解决方法. 实现结果表明, 采用相位法测距精度可以达到±(5mm+5×10-6D)。
关键词: 激光测距。
相位。
精度AbstractThe authors introduce the basic principle of laser range finding technology based on phase, propoundin detail the automatic digital measurement technique of phase difference and itserrors,analyze the effect of single phase-picking precision frequency drift and atmosphere refractive index,etc.on laser ranging errors and put forward some special improvement methods The result oflaser ranging realization show that adopting phase laser ranging can achieve the precision of ±(5mm+5×10-6D).Keywords:laser range finding。
《相位法激光测距仪设计》(原创实用版)目录一、引言二、相位法激光测距仪的原理与结构1.相位法激光测距仪的工作原理2.相位法激光测距仪的结构组成三、相位法激光测距仪的关键技术1.欠采样技术与同步检测原理2.晶体滤波器和直接数字频率合成计3.数字鉴相器的设计四、相位法激光测距仪的性能提升1.整体结构和性能的改进2.数字化与自动化程度的提高3.测距仪适用性的增强五、结论正文一、引言激光测距仪是一种非接触式的测量仪器,它可以通过激光束来测量目标物体的距离。
根据测距方法的不同,激光测距仪可以分为相位法激光测距仪和脉冲法激光测距仪两类。
相位法激光测距仪利用检测发射光和反射光空间传播中的相位差来检测距离,具有较高的精度和较远的测量范围。
因此,在许多应用场合,相位法激光测距仪已经成为了首选的测距工具。
本文将从相位法激光测距仪的原理、结构、关键技术以及性能提升等方面进行详细介绍。
二、相位法激光测距仪的原理与结构(一)相位法激光测距仪的工作原理相位法激光测距仪的工作原理是利用激光器发出一束激光,经过调制后射向目标物体,然后通过接收器接收目标物体反射回的激光束。
在接收过程中,通过检测发射光和反射光之间的相位差来计算目标物体与测量仪器之间的距离。
具体来说,相位法激光测距仪通过测量激光束的发射和接收之间的时间差,结合光速,可以计算出目标物体与测量仪器之间的距离。
(二)相位法激光测距仪的结构组成相位法激光测距仪主要由激光器、调制器、发射器、接收器、相位检测器和数据处理器等组成。
激光器负责发射激光束,调制器负责对激光束进行调制,发射器负责将激光束射向目标物体,接收器负责接收目标物体反射回的激光束,相位检测器负责检测发射光和反射光之间的相位差,数据处理器负责对检测到的相位差进行处理,从而计算出目标物体与测量仪器之间的距离。
三、相位法激光测距仪的关键技术(一)欠采样技术与同步检测原理在相位法激光测距仪中,欠采样技术与同步检测原理是一种常用的测相方法。
相位式激光尺设计一、引言相位法激光测距就是通过测量连续的调制信号在待测距离上往返传播所产生的相位变化来间接地测定信号传播时间,从而求得被测的距离。
利用光速来测量距离时,要求测量范围大、测距精度高,但是由于光的速度极快,因而要求精确测量极短的时间间隔。
相位式激光测距仪是用无线电波段的频率,对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟,再根据调制光的波长,换算此相位延迟所代表的距离。
即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间,相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。
若调制光角频率为ω,在待测量距离LAB上往返一次产生的相位延迟为φ,则对应时间t 可表示为:t=(φ+Δφ)/ω其中φ+Δφ=2π(m+Δm)m:表示激光往返LAB所经历的整数个波长Δm:表示不足一个波长的分量则待测距离LAB可表示为LAB =1/2 ct=1/2 c·(φ+Δφ)/ω=1/2λ(m+Δm) =Ls(m+Δm)其中 Ls称作“光尺”。
二、总体设计方案本系统原理设计图如图一所示。
图一系统结构框图本系统由激光调制发射电路、光电检测电路、频率综合电路以及数字测向电路构成。
接下来将分别介绍这几部分的具体设计。
三、激光调制发射电路采用波形发生芯片MC12061产生单频正弦波信号,与稳压源产生的直流偏置通过恒流源驱动电路对激光二极管进行光强调制,使得激光二极管的光强随调制信号频率变化,出射光通过光学系统(主要是透镜),聚焦于目标点。
激光的调制发射主要由电源,直流偏置电路,调制信号发生电路,恒流驱动电路,激光二极管(LD)组成。
电路图如图二所示:图二激光调制发射电路10MHz高频调制信号由晶体振荡器MC12061外接10MHz晶体产生,它能精确产生正弦波与方波,只需少量外部元件就能实现2.0-20MHz的频率输出,且有高达±0.001%的频率稳定度,在频率8MHz下只有-0.08ppm/℃的温度漂移,结合(2-7)进行分析,误差很小,完全可以忽略,能够满足实验要求。
文章编号:100520086(2001)0820864204用于相位法激光测距的电路系统设计Ξ金 宁,汪 伟1,翁剑枫1,张增耀2(中国计量学院信息工程学院,浙江杭州310034;11中国计量学院机电工程学院,浙江杭州310034;21中国计量学院计量技术工程学院,浙江杭州310034) 摘要:本文论述了相位法激光测距的原理和引起误差的原因,提出了电路系统设计方案,着重对频率电路和精密检相电路进行了较为深入的分析与讨论。
针对大小角度、零点漂移和信号幅度等原因引起的测量误差,本文提出了具体的解决措施,提高了数字检相电路的测相精度和稳定性,最后给出了测试方法和测试结果。
关键词:相位;激光测距;数字检相中图分类号:P22512 文献标识码:AThe D esign of the C ircu it System Used for Pha se La ser Range F i nderJ I N N ing,W AN G W ei1,W EN G J ian2feng1,ZHAN G Zeng2yao2(D epartm en t of Info rm ati on Engineering,Ch ina In stitu te of M etro logy,H angzhou310034,Ch ina;1.D epartm en t of M echan ical andE lectrical Engineering,Ch ina In stitu te of M etro logy,H angzhou310034,Ch ina;2.D epartm en t of M etro logy Engineering,Ch ina In stitu te of M etro logy,H angzhou310034,Ch ina)Abstract:In th is article,the p rinci p le and erro r analyses fo r phase laser range finder are discu ssed.T hedesign of circu it system is pu t fo rw ard.T he circu it of frequency generato r and digital phase detecto r aredeveloped in details.Som e p ractical m ethod are in troduced to i m p rove the p recisi on and stab ility of thephase m easu rem en t on0°m easu re m istake、offset drift and signal amp litude etc.T he test m ethod andresu lt of th is circu it are given ou t.Key words:phase;laser range finder;digital phase detecting circu it1 引 言 相位法激光测距是利用发射的调制光和被目标反射的接收光之间光强的相位差包含的距离信息来实现对被测目标距离的测量,由于采用调制和差频测相等技术,具有测量精度高的优点,广泛用于有合作目标的精密测距场合。
目录摘要 (1)一、绪论 (3)二、设计任务与要求 (3)三、设计方案 (4)四、设计原理 (6)五、主要性能 (8)六、引脚功能 (9)摘要鉴相器是锁相环重要的组成部分,鉴相器是一个相位比较装置,又称为相位比较器。
用于检测输入参考信号相位θ1(t)与反馈的振荡信号的相位θ2(t)之间的相位之差θe(t)。
它的输出误差电压vd(t)是vi(t)与vo(t) 的瞬时相位之差的函数。
鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两种,此次课程设计做的是数字鉴相器。
关键字:锁相环数字鉴相器相位比较一、绪论随着信息时代的发展,人们对信息对需求量越来越大在,对信息的质量要求也越来越高,高频由于其频率高,携带的信息量多,易于传输,在各个方面的应用越来越广泛,也越来越引起人们的重视。
在信息技术不断发展的今天,人类已经进入社会网络化、网络互动化的时代。
高频电子线路是无线电技术类各专业的一门主要基础课,它的任务是研究高频电子线路的基本原理与基本分析方法,以单元电路的分析和设计为主。
无论有线通信或无线通信,其本质都是利用电磁波来传递信息的通信,在空间每时每刻都同时存在着不同频率、不同强度的电磁波。
能将天线送来的信号加以选择、放大、变换,以获得所需信息的设备叫做接收设备,即无线接收机。
本课程设计就是对锁相环的关键部分——鉴相器的设计。
二、设计任务与要求鉴相器为PLL重要组成部分,是一个相位比较器,设计其输入为DDS输出信号和VCO反馈信号,用于检测输入参考信号相位θ1(t)与反馈的振荡信号的相位θ2(t)之间的相位之差θe(t)。
三、设计方案1、模拟鉴相器;图3-1a.v d(t)=A D1sinφe(t)b.AD为鉴相特性斜率或称鉴相增益或称鉴相灵敏度,量纲为(V/rad)c.|φe (t)|≤30o,则鉴相器等效一个相位减法器,其极性代表vi超前vo或滞后v o(指同频时,并不考虑它们固定π/2相位差)d.当t≠0,ωi ≠ω,vd为vi与vo差拍电压,vd为交流电压,则意味环路失锁。
课程设计报告(2014—2015年度第一学期)题目:激光相位测距仪设计院系:物理与电子信息工程学院姓名:学号:专业:光信息科学与技术指导老师:2015年01月03日目录1.设计目的与任务 (3)2.相位式激光测距仪的实现原理 (4)3.激光测距仪的原理方案 (6)3.1 直接测尺频率 (6)3.2 间接测尺频率 (6)4.测距精度的分析 (9)4.1 误差分析 (9)4.2精度分析 (10)5.总结 (12)6.参考文献 (12)1.设计目的与任务课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节,是对学生进行的一次专业训练。
通过课程设计使学生获得以下几方面能力,为毕业设计打下基础。
1、进一步巩固和加深学生所学的专业理论知识,培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能;2、培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力;3、培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。
光电子技术基础课程设计是在学生已经完成光电子技术基础课程教学之后所进行的综合性设计过程。
其意义在于进一步巩固、加强课程的教学效果,并将这些知识真正应用于实际的设计过程中。
根据设计内容要求,完成方案论证,完成一类光电仪探测器特性实验测试开发;或利用光电探测器设计测试装置针对一物理量进行测量;或利用光电系统进行信息的传输;或能根据工程条件设计一光电技术的具体应用。
写出完整的设计报告,设计报告(论文)字数要求不少于3000字,文字通顺,书写工整。
2.相位式激光测距仪的实现原理相位测量一般采用差频测相技术。
差频测相的原理如图2.1所示2设主控振荡器的信号为cos()d s s e A t ωϕ=+ 2-1经过调制器发射后经2L 距离返回光电接收器,接收到的信号为cos()ms s s e A t ωϕ∆ϕ=++ 2-2 ϕ∆表示相位变化。
设基准振动器信号为cos()l l l e C t ωϕ=+ 2-3把l e 送到混频器分别与d e 和ms e 混频,在混频器的输出端得到差频参考信号r e 和测距信号m e ,他们可分别表示为cos[()()]r s l s l e D t ωωϕϕ=-+- 2-4cos[()()]m s l s l e E t ωωϕϕ∆ϕ=-+-+ 2-5 用相位检测电路测出这两个混频信号相位差'ϕϕ∆=∆。